半導体表面における超高速光応答とテラヘルツ波放射

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近年,超短光パルス励起によるテラヘルツ波を用いた応用研究が活発に行われてきているが,これら応用研究の実用化のためにも高強度なテラヘルツ波源の開発が必務となっている。そのような背景の中,放射機構の解明と高強度なテラヘルツ波源の開発は,テラヘルツ波を用いた物性研究を行うことを,本研究の目的としている。本年度には,研究計画通り,主に放射機構の解明とテラヘルツ波源の開発に向けた研究を行った。放射機構に関する研究では,特に温度依存性に着目した。半絶縁性(SI-)InPにおいては温度によって放射波形の極性が反転する現象を発見し,この原因が温度によって放射機構が入れ替わるために生じることを示した。そして,その放射機構は高温域(140K以上)では表面電場による過渡電流効果,また低温域(140K以下)では光デンバー効果であることを示した。本成果はPhysical Review B誌に投稿中である。また高強度化に関する研究では,SI-GaAsにおいて,高温(500K)で室温の30倍の放射強度でテラヘルツ波が放射されることを見つけた。この放射強度はこれまで最も放射強度が高いと報告されているInAs表面から放射されるテラヘルツ波と同程度の放射強度であることが分かった。本成果はApplied Physics Letters誌に掲載された。また大気中への放射効率を高めるために試料表面(InAs表面)にMgOレンズカップラーを装着することによって,テラヘルツ波の放射強度を2桁程度増大させることに成功した。本成果については,この3月の応用物理学会にて報告する予定である。